浅谈甲醛生产过程能量综合优化

钱桂民（唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063600）

浅谈甲醛生产过程能量综合优化

钱桂民（唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063600）

本文分析了甲醇氧化、甲醛吸收等工艺的具体改进方法，介绍了过程能量的优化方法，实现了甲醛生产装置的高产低耗。同时，还对各个甲醛生产环节的用能进行了深度剖析，找出了其中存在的薄弱环节，并由全局进行综合优化，提出了具体的用能优化措施。

甲醛；生产过程；能量；综合优化

甲醛属于重要性较高的基础化工原料，除了广泛应用至合成树脂方面以外，还在农药、染料、医药以及炸药等方面被用作最为基础的生产原料。目前，我国甲醛产品的产能一直呈现出高速增长趋势，且多聚甲醛、甲缩醛以及聚甲醛等产品也表现出突飞猛进的增长速度。我国多数企业主要采用银法催化氧化以及铁钼催化氧化方法生产甲醛，且反应控制在爆炸极限上限以及外限外进行[1]。为了有效控制反应器中甲醇浓度以及反应热量，氧化过程中需要采用大量的蒸汽，此时便会产生较多的反应生成热，为此，实际生产过程中，工作人员应有效回收这些热量，从而由整体上降低整个装置的能量消耗。而优化甲醇氧化、甲醛吸收等工艺的用能，可以使得甲醛生产过程由原来的输入能量转变为外输能量。但多数企业的甲醛生产装置规模较小，且生产能耗较大，为此，本文便在综合采用能量优化的基础上，综合分析了传统银催化甲醛的各个的生产环节，并指出了相应的改进优化措施。

1 传统银催化甲醛生产

在蒸发器中将甲醇与空气进行配置生成二元混合气体，之后在混入蒸汽生成甲醇、空气以及蒸汽的三元混合气体。之后将三元混合气体在加热120摄氏度之后，进入过滤器，除去杂质，进入氧化反应器中。在经过氧化脱氢反应之后，甲醇生成甲醛，而产物则在冷却器中被冷却至80摄氏度，之后甲醛与甲醇的蒸汽便在塔底被吸收，且利用尾气锅炉回收吸收塔尾气[2]。

2 银催化甲醛生产过程中的能量分析

2.1 甲醛生产过程的能源及耗能

在甲醛生产过程中，能源主要来源于以下几个方面，根据物料衡算以及热量衡算可知，甲醛生产属于放热反应过程，且反应生成的热量会使得反应后的温度上升至650至700摄氏度。由此，甲醛生产过程中最为关键的环节便是回收此环节产生的能量。当前我国多数企业采用氧化剂冷段产生的蒸汽供甲醛生产装置使用，且甲醇蒸发器采用冷却段制备的热水。在冷凝过程中，反应气体会放出热量，且在吸收过程中也会放出吸收热。当前很多装置需要利用冷却水带离热量，之后在冷却塔中排出进行二次利用。在甲醛生产中的尾气含有氢气以及少量的一氧化碳等气体，经测定可以进行燃烧利用。

而在甲醛生产过程中，以下几个部分可以消耗能量，一是甲醛蒸发器，其中设有列管加热器，底部存在恒温的加热夹套，可以消耗大部分的能量。二是反应器，甲醇氧化反应过程中会放出大量热量，为了有效控制温度，期间应添加一定的配料蒸汽。此蒸汽除了可以降低反应温度之外，还可以缩短甲醇的爆炸极限，增大了反应的安全性。三是甲醇过热器，为了确保甲醇氧化器内不含又液态的甲醇，此时应将温度控制在120摄氏度左右。

2.2 甲醛生产中的用能

在热平衡计算后可以发现，当温度超过400摄氏度时，反应气冷凝过程中会释放大量的热量，而温度在90至400摄氏度之间时，所释放的热量较少，但当温度低于90摄氏度时，冷凝产生的热量又会进一步增多。为此，生产过程中应根据上述的冷却规律，进一步优化配比热量的回收比例，比如可以利用400摄氏度以上的热量产生高压蒸汽；利用200至400摄氏度内的热量产生低压蒸汽；利用80至200摄氏度之间的热量对甲醇进行蒸发，以便最大程度的吸收热量。同时，还应根据冷却物情况回收热量，并进行进一步的优化与分配[3]。

3 甲醛生产过程的用能优化措施

当前甲醛生产过程中的能量利用系统已经比较成熟完善，但也存在一定不足之处，可以进一步优化设计。企业可以利用夹点分析在遵循能量梯级利用的基础上进一步优化生产流程。在夹点计算后，甲醇装置夹点温度应保持在70摄氏度左右，且对原有的用能系统进行优化设计。一方面，应将部分80摄氏度的甲醛溶液进行加热尾气、甲醇等工作；另一方面，由于蒸汽质量要远高于热水，因此生产过程中还应充分利用低压蒸汽。

由能量梯级利用原则可知，反应气可以分为三段进行利用，首先生产中应利用废气产生的高压蒸汽，之后在利用其产生低压蒸汽供反应使用。最后还应安装使用甲醇蒸发器，以充分利用低温段水蒸气冷凝产生的热量。生产过程中，对于甲醛产生的尾气应进行余热回收，且将锅炉进空气的温度提升至150摄氏度左右，软水温度也应控制在95摄氏度以上，以便增大甲醛产量。

4 结语

化工过程节能已成为国内外重要的研究课题，越来越受到人们的重视。甲醛生产是一种典型的高耗能工业过程，具有能耗高、材料消耗大等特点。通过对甲醇氧化和甲醛吸收的工艺改进和工艺能量的优化，实现了甲醛生产装置的高产低耗。甲醛生产用能优化的关键在于应充分回收利用甲醇氧化制甲醛反应过程中的热量、工艺过程中的吸收热以及尾气燃烧热等。本文全面综合分析了传统银催化甲醛生产过程中的各个环节，介绍了热量吸收的方法与措施，并在全局考虑的基础上综合优化利用甲醛用能，减少了能耗，实现了清洁高效生产。

[1]郭仲文.甲醛生产过程能量综合优化[J].广州化工,2014 (03).

[2]李蓓,张明瑜.在合成氨尿素生产过程中能量优化技术的应用研究[J].中国石油和化工标准与质量,2013(05).

[3]年立春.邻氯苯甲醛生产中氯化反应速率的影响因素改进[J].广州化工,2012(02).